7chap7设备伺服系统概述

机电传动控制第四部分：设备调速控制技术第七章设备伺服系统概述3第七章设备伺服系统概述7.1概述设备的调速要求电气调速的基本概念7.2伺服控制系统47.1.1设备的调速要求机械有级调速传统缺点：生产率不高、变速机构体积大、传动精度低电气和机械的有级调速多速电动机＋变速机构可缩小变速机构体积，如下图＊12速57.1.1设备的调速要求电气无级调速设备需要平滑、无级调速对电动机使用电气的方法进行无级调速一般最多一对齿轮传动效率、精度高67.1.2电气调速的基本概念设备的调速与稳速要求调速•对设备进行变速控制，实现多种速度输出稳速•速度不稳定之影响因素–干扰：设备负载出现波动，使电动机转速出现波动，影响加工质量•电动机转速在各种干扰因素影响下，仍然能够按要求精度稳定在某一速度下运行77.1.2电气调速的基本概念电气无级调速的基本形式直流无级调速系统•可控直流电源+直流电动机•早期－旋转变流装置：交流电动机拖动直流发电机－直流发电机（可控直流电源）供电给直流电动机，体积大、能耗高•目前－静止变流装置：电力电子系统输出可控直流–可控硅整流器–直流斩波器及脉宽调制系统•优点：调速平滑、性能良好，早期使用较多•缺点：直流电动机有换向器和电刷，维护难、寿命短87.1.2电气调速的基本概念交流无级调速系统•出现：电力电子元器件、CPU的发展•优点：性能达到直流电动机调速性能，价格较之便宜•种类：–交流调频调速系统–交流串级调速系统–同步电动机控制系统97.1.2电气调速的基本概念电气无级调速控制系统结构开环：只变速无稳速，如洗衣机、钻床闭环：速度反馈，稳速在允许波动范围内，如数控机床107.1.2电气调速的基本概念电气无级调速系统中调速与稳速控制闭环控制伺服（Server）控制•伺服控制系统是一种能够跟踪输入指令信号进行动作，从而获得精确的位置、速度及动力输出的自动控制系统117.2.1伺服控制系统构成机电一体化的伺服控制系统的结构、类型繁多，但从自动控制理论的角度来分析，伺服控制系统一般包括五部分被控对象测量反馈环节比较环节控制器执行环节127.2.2伺服控制系统分类伺服系统的分类方法很多，常见的分类方法有以下三种。(1)按被控量参数特性分类(2)按驱动元件的类型分类(3)按控制原理分类137.2.2伺服控制系统分类(1)按被控量参数特性分类位置伺服系统速度伺服系统147.2.2伺服控制系统分类(2)按驱动元件的类型分类直流伺服系统：直流伺服电机交流伺服系统：交流伺服电机，目前应用更广泛157.2.2伺服控制系统分类(3)按控制原理分类开环系统：经济型（简易型）数控167.2.2伺服控制系统分类(3)按控制原理分类闭环伺服系统•半闭环伺服系统177.2.2伺服控制系统分类(3)按控制原理分类闭环伺服系统•位置：全闭环伺服系统；速度：半闭环187.2.3伺服控制系统的基本要求1.伺服系统精度指的是输出量复现输入信号要求的精确程度，以误差的形式表现，可概括为动态误差、稳态误差和静态误差三个方面组成。2.伺服系统的稳定性是指当作用在系统上的干扰消失以后，系统能够恢复到原来稳定状态的能力；或者当给系统一个新的输入指令后，系统达到新的稳定运行状态的能力。197.2.3伺服控制系统的基本要求3.响应特性指的是输出量跟随输入指令变化的反应速度，决定了系统的工作效率。响应速度与许多因素有关，如计算机的运行速度、运动系统的阻尼和质量等。4.工作频率通常是指系统允许输入信号的频率范围。当工作频率信号输入时，系统能够按技术要求正常工作；而其它频率信号输入时，系统不能正常工作。5.环境及其它要求